关于高压灌浆技术在桥梁基础加固中的应用研究

摘要：高压灌浆技术在施工中具有成本低廉、施工过程便于控制等优点，在多方面都得到了应用，文章分析了桥梁基础灌浆设计的基本要求，并对桥墩加固的施工过程进行了分析，详细的介绍了施工基本步骤和方法。

关键词：高压灌浆技术；桥梁；基础加固

中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：

随着桥梁运营期的时间延长，部分桥梁由于原设计承载力较低以及超载严重等原因，出现了承载力不足的现象，甚至引发较大的基础沉降，影响车辆的安全行驶，为保证结构物的正常使用和车辆的安全行驶，必须对桥梁基础进行加固处理，提高桩基承载能力，防止桥梁墩台的继续沉降变形。采用高压灌浆技术，能够有效的提高桥梁基础的承载能力，达到基础加固的目的。

一、墩台基础灌浆设计

1、灌浆参数的设计

设计时需考虑桥墩地基的实际情况，进行地质勘查，并依据勘查结果，进行桩基灌浆的参数设计。设计时需要在桩基附近做灌浆试验孔，保证灌浆能够满足设计的各项指标要求。通过灌浆实验，测试试验孔灌浆后的扩散半径，并通过计算确定每个墩灌浆孔的数量，同时还需结合桩基周边的土质和含水量情况，确定水泥浆的水灰比，最终确定灌浆的各项基本参数。

(1)灌浆压力参数的设计。通常采用分级升压的方法，设计压力在一般情况下设定为20～30 MPa左右，能够有效的保证水泥浆液的扩散和对桩周土体的挤密效果。

(2)灌浆扩散半径的计算及钻孔间距的设计。在设计桥墩灌浆压应力为20～30 MPa的情况下，对灌浆的扩散半径进行测量和计算，确定理论扩散半径。在进行具体的加固设计时，钻孔间距通常取值为1.5～2m，即可保证地基加固的有效性。

(3)浆液水灰比的确定。一般的情况下，采用单液水泥浆灌注，浆液水灰比通常介于1:0.5～1:2，这样既能保证在灌浆的过程中不会出现凝固阻塞现象，同时也能够保证灌浆的填充程度。

2、桩基周边灌浆孔布置,加固深度及孔序设计

通过计算，将地基灌浆孔的间距设置为1.5～2.0mm既能确保地基的整体加固效果，又能保证加固工程的经济性。灌浆孔按梅花形式沿桩周布置，并根据桩基承载力缺失程度和地质情况确定注浆孔的数量。为了保证灌浆能够满足加固的需要，就要求对灌浆孔的深度进行确定，根据桥墩所处的地质情况，灌浆孔的设计加固深度为通常在基础底面以下。在进行灌浆过程中，为了防止出现冒浆和串浆现象，避免在注浆时软化地基造成桩基承载力突然下降，在钻孔的过程中要实行跳灌和对称灌浆，待一批灌浆孔浆液终凝后再进行下一批灌浆孔注浆。

二、钻孔及灌浆施工

1、施工工序。施工前需按照设计对注浆孔测量放样，施工基本原则是本着分序钻孔，分序灌浆的次序。详细的施工流程见下图所示：

图 灌浆施工的工艺流程

2、注浆孔的钻孔。注浆孔一般采用XY-1A地质钻机进行钻孔，采用半径Φ101mm金钢石双管钻具，对对墩台桩基身砼进行抽芯钻孔，按照施工参数设计的要求，桩基的基岩部分可采用半径Φ91mm金钢石钻具进行加深钻孔，形成桩基与基岩部分的有序性。钻孔终孔深度确定基本方法：钻孔进入设计桩端持力层基岩深度要大于3倍桩基直径，而且还有保证钻孔的深度超过软弱层的0.5m以上，确保施工的稳定性。

2、高压清水切割。主要是运用高压泵对钻孔进行切割，高压泵产生的高压水喷射流对基层的软弱夹层顶、底板区间段内的岩土层进行高压清水切割，保证钻孔的清洁，在进行清水清洗的过程中，要采用高压力为25～30MPa、转速为5～10r／min、慢提升为5～10cm／min等相关的措施。在进行切割时，要保证处理段内的切割次数5次以上，保证钻孔的清洁，而且要保证施工切割段为层顶、底板上下各延长1.00m以上，延伸桩基的固定范围。

3、埋设孔口压浆装置。在对桩基钻孔清洗（气举循环清渣）完成后，需要将桩顶表面杂物清除干净，以便于对孔口进行埋设，在孔口埋置由108mm孔口管，符合桩孔的基本要求，把它作为孔口封闭压浆，根据施工的要求，孔口封闭压浆要凝固的砂浆强度达5MPa以上，才可以进行下一补施工。

4、高压灌浆施工。高压灌浆施工是工程的重要组成部分，根据钻孔过程中分析桩基的软弱夹层分布情况，要选择合适的注浆施工方法进行灌浆。将灌浆施工的参数设置为：压力应保证在20～25MPa之间；注浆的流量保证在60～70L／min；注浆的提升速度为10～15cm／min；旋转速度为8～10r／min，保证灌浆的均匀。灌浆方式为为孔底自下而上，灌浆的长度至处理段顶、底上下各延长1.00m，根据桥梁桩基加固的要求，注浆影响半径不能小于25cm。高压灌浆的水泥、水、外加剂的比例要按照系统的要求进行配置，以保证施工的稳固的要求。

5、孔口注、压浆。桩基内的各个灌浆孔内进行灌浆时，一定要保证灌实，待孔内的清水及泥浆替换出孔外，等到孔口返出浓水泥浆后，说明水泥浆能够满足施工的要求，可以关闭孔口的返浆阀门，对钻孔进行封闭式压浆，将注浆泵压力保持在1～3MPa；浆液的流量保持在30～60L／min。孔口注、压浆材料采用的水泥要能够满足施工的要求，水泥、水和外加剂要按照要求进行配比，外加剂掺入比例宜在注浆前宜由现场试配确定，不能参与的过多或者过少。

三、灌浆过程中的特殊情况处理

当灌浆开始时，压应力达不到灌浆的要求或者当压应力达到25MPa时，钻孔出现冒浆现象时，可以适当的减小压力，并采取间歇性灌浆，并适当的增加灌浆的浓度，这种情况下，仍然出现冒浆现象时，就需要减少压应力对灌浆进行控制。当灌浆的浓度达到0.6:1时，如果还不能有效的控制冒浆现象时，则说明钻孔的孔隙过大，导致灌浆流失，需要停止灌浆10min～10h左右，在进行灌浆。

四、小结

在对桥墩的墩台进行加固时，可以采用高压灌浆技术，能够有效的完成施工过程，而且施工的成本造价低廉、施工的工期短、施工工艺简单明了、施工的结果比较稳定、步骤易于掌握控制、施工的过程便于管理和控制，在处理桥梁墩台基础失稳问题上，具有很好的预期效果和使用价值。

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